濾波電容的選擇:大電容濾低頻,小電容濾高頻_

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濾波電容的選擇:大電容濾低頻,小電容濾高頻_

作者:佚名    文章來源:本站原創    點擊數:    更新時間:2017-6-4

一直有個(ge) 疑惑:電容感抗是1/jwC,大電容C大,高頻時 w也大,阻抗應該很小,不是更適合濾除高頻信號?

然而事實卻是:大電容濾除低頻信號。

今天找到解答如下:

般的10PF左右的電容用來濾除高頻的幹擾信號,0.1UF左右的用來濾除低頻的紋波幹擾,還可以起到穩壓的作用濾波電容具體(ti) 選擇什麽(me) 容值要取決(jue) 於(yu) 你PCB上主要的工作頻率和可能對係統造成影響的諧波頻率,可以查一下相關(guan) 廠商的電容資料或者參考廠商提供的資料庫軟件,根據具體(ti) 的需要選擇。至於(yu) 個(ge) 數就不一定了,看你的具體(ti) 需要了,多加一兩(liang) 個(ge) 也挺好的,暫時沒用的可以先不貼,根據實際的調試情況再選擇容值。如果你PCB上主要工作頻率比較低的話,加兩(liang) 個(ge) 電容就可以了,一個(ge) 慮除紋波,一個(ge) 慮除高頻信號。如果會(hui) 出現比較大的瞬時電流,建議再加一個(ge) 比較大的鉭電容。

其實濾波應該也包含兩(liang) 個(ge) 方麵,也就是各位所說的大容值和小容值的,就是去耦和旁路。原理我就不說了,實用點的,一般數字電路去耦0.1uF即可,用於(yu) 10M以下;20M以上用1到10個(ge) uF,去除高頻噪聲好些,大概按C=1/f 。旁路一般就比較的小了,一般根據諧振頻率一般為(wei) 0.1或0.01uF說到電容,各種各樣的叫法就會(hui) 讓人頭暈目眩,旁路電容,去耦電容,濾波電容等等,其實無論如何稱呼,它的原理都是一樣的,即利用對交流信號呈現低阻抗的特性,這一點可以通過電容的等效阻抗公式看出來:

Xcap=1/2лfC,

工作頻率越高,電容值越大則電容的阻抗越小.。

在電路中,如果電容起的主要作用是給交流信號提供低阻抗的通路,就稱為(wei) 旁路電容;如果主要是為(wei) 了增加電源和地的交流耦合,減少交流信號對電源的影響,就可以稱為(wei) 去耦電容;如果用於(yu) 濾波電路中,那麽(me) 又可以稱為(wei) 濾波電容;除此以外,對於(yu) 直流電壓,電容器還可作為(wei) 電路儲(chu) 能,利用衝(chong) 放電起到電池的作用。而實際情況中,往往電容的作用是多方麵的,我們(men) 大可不必花太多的心思考慮如何定義(yi) 。本文裏,我們(men) 統一把這些應用於(yu) 高速PCB設計中的電容都稱為(wei) 旁路電容.

電容的本質是通交流,隔直流,理論上說電源濾波用電容越大越好。但由於(yu) 引線和PCB布線原因,實際上電容是電感和電容的並聯電路,(還有電容本身的電阻,有時也不可忽略)

這就引入了諧振頻率的概念:ω=1/(LC)1/2

在諧振頻率以下電容呈容性,諧振頻率以上電容呈感性。因而一般大電容濾低頻波,小電容濾高頻波。

這也能解釋為(wei) 什麽(me) 同樣容值的STM封裝的電容濾波頻率比DIP封裝更高。至於(yu) 到底用多大的電容,這是一個(ge) 參考電容諧振頻率

不過僅(jin) 僅(jin) 是參考而已,用老工程師的話說——主要靠經驗。

更可靠的做法是將一大一小兩(liang) 個(ge) 電容並聯,

一般要求相差兩(liang) 個(ge) 數量級以上,以獲得更大的濾波頻段。

一般來講,大電容濾除低頻波,小電容濾除高頻波。電容值和你要濾除頻率的平方成反比

具體(ti) 電容的選擇可以用公式C=4Pi*Pi /(R * f * f )

電源濾波電容如何選取,掌握其精髓與(yu) 方法,其實也不難。

1)理論上理想的電容其阻抗隨頻率的增加而減少(1/jwc),但由於(yu) 電容兩(liang) 端引腳的電感效應,這時電容應該看成是一個(ge) LC串連諧振電路,自諧振頻率即器件的FSR參數,這表示頻率大於(yu) FSR值時,電容變成了一個(ge) 電感,如果電容對地濾波,當頻率超出FSR後,對幹擾的抑製就大打折扣,所以需要一個(ge) 較小的電容並聯對地,可以想想為(wei) 什麽(me) ?原因在於(yu) 小電容,SFR值大,對高頻信號提供了一個(ge) 對地通路,所以在電源濾波電路中我們(men) 常常這樣理解:大電容慮低頻,小電容慮高頻,根本的原因在於(yu) SFR(自諧振頻率)值不同,當然也可以想想為(wei) 什麽(me) ?如果從(cong) 這個(ge) 角度想,也就可以理解為(wei) 什麽(me) 電源濾波中電容對地腳為(wei) 什麽(me) 要盡可能靠近地了.

2)那麽(me) 在實際的設計中,我們(men) 常常會(hui) 有疑問,我怎麽(me) 知道電容的SFR是多少?就算我知道SFR值,我如何選取不同SFR值的電容值呢?是選取一個(ge) 電容還是兩(liang) 個(ge) 電容?電容的SFR值和電容值有關(guan) ,和電容的引腳電感有關(guan) ,所以相同容值的0402,0603,或直插式電容的SFR值也不會(hui) 相同,當然獲取SFR值的途徑有兩(liang) 個(ge) ,1)器件Data sheet,如22pf0402電容的SFR值在2G左右, 2)通過網絡分析儀(yi) 直接量測其自諧振頻率,想想如何量測?S21?知道了電容的SFR值後,用軟件仿真,如RFsim99,選一個(ge) 或兩(liang) 個(ge) 電路在於(yu) 你所供電電路的工作頻帶是否有足夠的噪聲抑製比.仿真完後,那就是實際電路試驗,如調試手機接收靈敏度時,LNA的電源濾波是關(guan) 鍵,好的電源濾波往往可以改善幾個(ge) dB.

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說的通俗一點,把電容當作一個(ge) 正在漏水的懷子,把交流電的峰值到來時看作給懷子加水,在漏水量相等的情況下,那麽(me) 加水次數的頻率高就多用小點的懷子,這樣就能保準水位是高的,相反,在加水次數低頻下懷子小了,沒等第二次來水時懷中的水位已經下降好多了,所以要用大的水懷來緩和因漏水造成的水位下降。

Tags:濾波電容的選擇,電容,大電容濾低頻,小電容濾高頻_  
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